(57)【要約】【課題】  ろ過カートリッジと固定キャップとの間のシールに用いられるシール部材の直径を小さくし、固定キャップの小型化を図る。【解決手段】  ろ過カートリッジ１０のハウジング２０の接続部２２の外径及び該接続部２２と嵌合接続される固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａの内径が、ハウジング２０の胴部２１と比較して小さいため、両者間に介装されるＯリング６０として、従来よりも直径の小さなものを用いることができる。このため、Ｏリング６０がねじれにくくなり、流体漏れが生じにくくなる。また、固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａにハウジング２０の接続部２２を、軸方向に直線的に嵌合させる場合も、引き抜く場合も、従来より小さな力で行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端開口の筒状に形成されていると共に、被処理流体の流入路及び処理流体の流出路を備え、この流入路及び流出路が配管に接続されて配設される固定キャップと、
前記固定キャップにシール部材を介して密閉的に接続される接続部を備えたハウジングと、該ハウジング内に収容されるろ過体とを有し、該ろ過体を隔てた内側が前記流入路及び流出路の一方と連通され、外側が他方と連通されるろ過カートリッジと、を具備するカートリッジ式ろ過器であって、
前記ろ過カートリッジのハウジングの接続部が、内部にろ過体が位置しているハウジングの胴部よりも外径が小さいことを特徴とするカートリッジ式ろ過器。
【請求項２】
前記固定キャップのうち、ハウジングの接続部にシール部材を介して密閉的に接続されるキャップ胴部の外径が、前記ハウジングの胴部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のカートリッジ式ろ過器。
【請求項３】
前記固定キャップの流入路を経た被処理流体が通過するろ過カートリッジにおける被処理流体経路の最小断面積と、前記ろ過体によりろ過処理された処理流体が通過するろ過カートリッジにおける処理流体経路の最小断面積とがほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２記載のカートリッジ式ろ過器。
【請求項４】
前記固定キャップと前記ろ過カートリッジの接続部とのいずれか一方に傾斜溝が、他方に該傾斜溝に係合する傾斜突片が形成されており、ろ過カートリッジを回転させて固定キャップに嵌合装着可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のカートリッジ式ろ過器。
【請求項５】
前記固定キャップが、内周面に、その中途から開口端に至るまで一方向に傾斜させて刻設された傾斜溝を備え、
前記接続部が、外周面に、前記傾斜溝の開口端から挿入されて係合し、ろ過カートリッジを回転させることにより該傾斜溝に案内される傾斜突片を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のカートリッジ式ろ過器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体（液体又は気体）をろ過処理するろ過器に関し、より詳しくは、交換可能なろ過カートリッジを備え、例えば、自動販売機用、医療用、工場生産用、卓上用、アンダーシンク用のように、取り付けスペースが制限される箇所等に使用されるカートリッジ式ろ過器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動販売機内に設けられるカートリッジ式ろ過器として、特許文献１に示されたものが知られている。その概略構造を図６（ａ），（ｂ）に基づき説明すると、かかるカートリッジ式ろ過器１００は、流入路１１１及び流出路１１２を備え、原水（被処理流体）流入用の配管及びろ過処理したろ過水（処理流体）を流出させるための配管にそれぞれ接続さて配設される固定キャップ１１０と、固定キャップ１１０のキャップ胴部１１４に装着されるろ過カートリッジ１２０とを備えて構成される。ろ過カートリッジ１２０は、略中央部に集液口１３１を備えた鍔状の集液部１３０と、該集液部１３０の鍔部周縁に一体に固定される筒状のハウジング１４０と、集液部１３０に固着されてハウジング１４０内に配設されるろ過体１５０とを備えている。
【０００３】
ろ過カートリッジ１２０は、固定キャップ１１０の下部開口端から軸方向に直線的に押し込まれ、集液口１３１を固定キャップ１１０の流出路１１２に連接した中継アダプタ１１３にシール部材としてのＯリング１６０を介して嵌合させると共に、ハウジング１４０の上部１４１をキャップ胴部１１４の内周面にシール部材としてのＯリング１７０を介して嵌合させている。図６に示した例では、集液部１３０の鍔部周縁にハウジング１４０が一体に固定されており、ハウジング１４０の上部１４１が固定キャップ１１０への接続部となり、その周囲に固定キャップ１１０（キャップ胴部１１４）をＯリング１７０を介して密着させている。
【特許文献１】特開平１１−１５６１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のカートリッジ式ろ過器は、図６（ａ）に示したように、上端から下端までほぼ同じ外径を有する筒状のハウジング１４０の上部１４１が接続部となっており、この部分に固定キャップ１１０が装着される構成であると共に、ハウジング１４０は、内部にろ過体１５０を収容するのに必要な径を備えていなければならない。このため、固定キャップ１１０とろ過カートリッジ１２０の接続部との間、すなわち、ハウジング１４０の上部１４１と固定キャップ１１０のキャップ胴部１１４の内周面との間に介装されるシール部材としてのＯリング１７０は、ハウジング１４０の外径とほぼ同じ外径を備えていなければならない。例えば、図６に示したタイプでは、通常、直径８０ｍｍ程度のＯリングが使用されている。Ｏリング等のシール部材によるシール面積が大きいほど、シール部材のねじれなどにより水漏れが起こる確率は高まると共に、固定キャップ１１０にろ過カートリッジ１２０を接続する際及び引き抜く際に必要な力が大きくなる。このため、ハウジング１４０の接続部の外径を小さくすることにより、Ｏリング等のシール部材として、より小さな直径のものを使用できる構成とすることが望ましい。それにより、接続部に装着される固定キャップの外径も小さくなり、カートリッジ式ろ過器の小型化が図られ、各種装置内に組み込みやすくなる。
【０００５】
一方、図６に示したカートリッジ式ろ過器１００は、集液部１３０の集液口１３１の外周囲に、固定キャップ１１０の流入路１１１から被処理流体が流入する流体取り入れ口１３２が円周状に形成されており（図６（ｂ）参照）、該流体取り入れ口１３２を通じて被処理流体がハウジング１４０内に取り入れられ、ろ過体１５０を厚み方向に外側から内側へと通過してろ過され、集液口１３１を経て固定キャップ１１０の流出路１１２から外部へ流出される。この場合、従来のろ過器１００では、流入路１１２を経て被処理流体が通過する流体取り入れ口１３２を含む被処理流体経路における最小断面積に対し、ろ過処理された処理流体が通過する集液口１３１から流出路１１２に至るまでの処理流体経路における最小断面積の方が小さい。通常、集液口１３１の断面積が最も小さく、直径６ｍｍ程度となっている。ろ過器の性能としては、一般に、流体の圧力損失が小さいことが求められるが、従来のものは、流体取り入れ口１３２の断面積が十分確保されている一方で、集液口１３１の断面積が該流体取り入れ口１３２の断面積と比較してかなり小さく、圧力損失に大きく影響していた。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、ろ過カートリッジと固定キャップとの間のシールに用いられるシール部材として従来よりも小さな直径のものを使用でき、固定キャップの小型化を図ることができるカートリッジ式ろ過器を提供することを課題とする。また、本発明は、上記に加えて、被処理流体経路及び処理流体経路の最小断面積のバランスを図ることにより、圧力損失を小さくできるカートリッジ式ろ過器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明では、一端開口の筒状に形成されていると共に、被処理流体の流入路及び処理流体の流出路を備え、この流入路及び流出路が配管に接続されて配設される固定キャップと、
前記固定キャップにシール部材を介して密閉的に接続される接続部を備えたハウジングと、該ハウジング内に収容されるろ過体とを有し、該ろ過体を隔てた内側が前記流入路及び流出路の一方と連通され、外側が他方と連通されるろ過カートリッジと、を具備するカートリッジ式ろ過器であって、
前記ろ過カートリッジのハウジングの接続部が、内部にろ過体が位置しているハウジングの胴部よりも外径が小さいことを特徴とするカートリッジ式ろ過器を提供する。
請求項２記載の本発明では、前記固定キャップのうち、ハウジングの接続部にシール部材を介して密閉的に接続されるキャップ胴部の外径が、前記ハウジングの胴部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のカートリッジ式ろ過器を提供する。
請求項３記載の本発明では、前記固定キャップの流入路を経た被処理流体が通過するろ過カートリッジにおける被処理流体経路の最小断面積と、前記ろ過体によりろ過処理された処理流体が通過するろ過カートリッジにおける処理流体経路の最小断面積とがほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２記載のカートリッジ式ろ過器を提供する。
請求項４記載の本発明では、前記固定キャップと前記ろ過カートリッジの接続部とのいずれか一方に傾斜溝が、他方に該傾斜溝に係合する傾斜突片が形成されており、ろ過カートリッジを回転させて固定キャップに嵌合装着可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のカートリッジ式ろ過器を提供する。
請求項５記載の本発明では、前記固定キャップが、内周面に、その中途から開口端に至るまで一方向に傾斜させて刻設された傾斜溝を備え、
前記接続部が、外周面に、前記傾斜溝の開口端から挿入されて係合し、ろ過カートリッジを回転させることにより該傾斜溝に案内される傾斜突片を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のカートリッジ式ろ過器を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のカートリッジ式ろ過器は、ろ過カートリッジのハウジングの接続部が、内部にろ過体が位置しているハウジングの胴部よりも外径が小さい構造であり、該接続部が接続される固定キャップとして、キャップ胴部の外径がハウジングの胴部の外径よりも小さいものを用いることができる。このため、ろ過カートリッジと固定キャップとの間のシールに用いられるシール部材として従来よりも小さな直径のものを使用でき、シール部材のねじれなどによる水漏れを抑制する効果が高いと共に、固定キャップとろ過カートリッジとの接続時及び引き抜き時に必要な力を小さくできる。また、固定キャップの外径が小さくなるため、カートリッジ式ろ過器全体の小型化が図られ、各種装置内に組み込みやすくなる。
【０００９】
また、ろ過カートリッジにおける被処理流体経路の最小断面積と処理流体経路の最小断面積とをほぼ同じとすることにより、両者のバランスが図られ、圧力損失を小さくできる。
【００１０】
また、固定キャップとろ過カートリッジとに、互いに係合する傾斜溝及び傾斜突片を設けた構成とした場合には、固定キャップに対してろ過カートリッジを回転させて接続又は取り外しができ、上記の効果に加え、嵌合接続時及び引き抜き時に必要な力を、従来の、ろ過カートリッジを軸方向へ直線的に押し込んだり引き抜いたりする際に必要な力と比較し、大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面に示した実施形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかるカートリッジ式ろ過器１を示す断面図であり、ろ過カートリッジ１０及び固定キャップ５０を備えて構成される。
【００１２】
ろ過カートリッジ１０は、図２に示したように、ハウジング２０、集液部３０、及びろ過体４０を備えて構成される。ハウジング２０は、筒状に形成されたハウジングの胴部２１と、その上部に設けられ、固定キャップ５０に接続される接続部２２とを有している。胴部２１は、内部にろ過体４０が位置しており、ろ過体４０を収容可能な内径で形成されるが、接続部２２は、胴部２１よりも小さな外径で形成される。本実施形態においては、胴部２１は、有底筒状の胴部本体２１ａと、該胴部本体２１ａと同じ外径に形成された胴部連接部２１ｂとが別体に形成されており、胴部連接部２１ｂに胴部本体２１ａが溶着などにより一体化される。本実施形態では、胴部連接部２１ｂと接続部２２とが両者間に位置するフランジ部２２ａを介して一体成形されている。接続部２２が胴部２１よりも小さな外径である限り、ハウジング２０の成形手段は任意であり、必ずしも、このように胴部本体２１ａと胴部連接部２１ｂとが別体に成形されたものを用いる必要はなく、外径の小さい筒状の接続部２２のみを、胴部２１と別体に成形し、両者を溶着等して一体化することも可能である。但し、耐久性、シール性等を考慮すると、本実施形態の構成とすることが好ましい。
【００１３】
集液部３０は、ハウジング２０の接続部２２よりも外径の小さい筒状に形成され、その下端には外方に突出するフランジ部３０ａを備えており、該フランジ部３０ａにろ過体４０の上端部が固着される。また、本実施形態においては、図２（ｂ）に示したように、集液部３０は、上記した接続部２２に対して、円周状に所定間隔毎に設けた連結片２２ｂを介して一体成形されており、接続部２２と集液部３０とは二重筒構造に形成されている。そして、図２（ｂ）に示したように、接続部２２と集液部３０との間であって、連結片２２ｂを挟んで隣接する円弧状の孔部が、本実施形態では、固定キャップ５０の流入路５１に連通される流体取り入れ口２３となり、集液部３０の内側中空部が、固定キャップ５０の流入路５２に連通される集液口３１となる。
【００１４】
なお、ろ過体４０としては、使用目的等により、中空糸膜フィルタ、プリーツ膜フィルタ、活性炭などを用いることができる。また、ハウジング２０や集液部３０としては、合成樹脂、アルミニウム等から製作したものを用いることができる。
【００１５】
固定キャップ５０は、図３に示したように、全体として一端（下端）開口の筒状に形成されており、キャップ胴部５０ａが上記したハウジング２０の接続部２２に嵌合接続される。ハウジング２０の接続部２２が、上記のようにハウジングの胴部２１よりも外径が小さいため、接続部２２に嵌合するキャップ胴部５０ａの内径も、ハウジングの胴部２１よりも小さいことになる。接続部２２とキャップ胴部５０ａとの間には、流体漏れを防止するため、Ｏリング６０などのシール部材が配設されるが（図１及び図２（ａ）参照）、このような構成とすることにより、Ｏリング６０としては、ハウジングの胴部２１よりも小さな外径の接続部２２の周囲に装着可能な直径を備えていればよい。従って、図６に示したようなキャップ胴部の内径がハウジングの胴部の外径とほぼ等しいものと比較し、小さな直径のＯリング６０などのシール部材を用いることができる。
【００１６】
但し、図１に示したように、キャップ胴部５０ａの外径も、ハウジングの胴部２１の外径よりも小さいことが好ましい。これにより、キャップ胴部５０ａの外径をより小さくでき、固定キャップ５０を含むカートリッジ式ろ過器１全体をより小型化できる。
【００１７】
固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａの上部には、隔壁部５３により隔てられた流入路５１及び流出路５２が設けられている。流入路５１及び流出路５２は、固定キャップ５０の直径方向の一端側と他端側とにそれぞれ開口し、かつ、いずれも略Ｌ字状の流路となるように形成されている（図３（ａ）参照）。また、流出路５２の内側端部５２ａは、固定キャップ５０の略中央部において軸方向に沿って下向きに突出されており、この内側端部５２ａに、上記した集液部３０が接続され、集液口３１と連通される。また、流出路５２の内側端部５２ａと集液部３０との間には、図１及び図２（ａ）に示したように、シール部材としてのＯリング７０が介装され、流入路５１から流入する被処理流体と流出路５２を経て流出する処理流体との混合が防止される。
【００１８】
ここで、ろ過カートリッジ１０においては、ハウジング２０の接続部２２と集液部３０との間の流体取り入れ口２３、及びハウジングの胴部２１とろ過体４０との間隙を含む経路が、固定キャップ５０の流入路５１から流入する被処理流体が通過する被処理流体経路を構成し、ろ過体４０の内側中空部、及び集液部３０の集液口３１を含む経路が、固定キャップ５０の流出路５２へ処理流体を送り出す処理流体経路を構成するが、被処理流体経路の最小断面積と処理流体経路の最小断面積とは、ほぼ同じに形成されていることが好ましい。具体的には、被処理流体経路の最小断面積部分となる４つの流体取り入れ口２３の合計断面積と、処理流体経路における最小断面積部分となる集液口３１の断面積とが、ほぼ同じであることが好ましい。これにより、流体取り入れ口２３からろ過体４０を通過して集液口３１を経るまでの、ろ過カートリッジ１０を通過する前後の圧力損失が小さくなる。また、このように流体取り入れ口２３と集液口３１の各断面積をほぼ等しくすることにより、図６に示した同等サイズの従来のろ過カートリッジと比較した場合には、接続部２２の外径が小さくなるにも拘わらず、集液口３１の断面積を従来より相対的に大きく確保でき、圧力損失の改善に資する。
【００１９】
なお、本実施形態においては、ろ過カートリッジ１０は、流入路５１が水道管などの被処理流体を供給する配管に接続され、流出路５２が処理流体を流出させる配管に接続されている固定キャップ５０に対し、キャップ胴部５０ａの開口端から接続部２２を挿入することにより嵌合接続される構成である。具体的には、ハウジング２０の接続部２２には、外周面に沿って、２つの係合突片２５が設けられており（図１及び図２参照）、キャップ胴部５０ａの開口端から該接続部２２を軸方向に直線的に挿入して、係合突片２５を、固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａの内周面に沿って２カ所に形成された係合溝５５に係合させることで嵌合接続される（図１及び図３（ａ）参照）。ろ過カートリッジ１０の交換時には、キャップ胴部５０ａから接続部２２が離脱する方向に引っ張ることで引き抜くことができる。
【００２０】
本実施形態によれば、ろ過カートリッジ１０のハウジング２０の接続部２２の外径及び該接続部２２と嵌合接続される固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａの内径が、ハウジング２０の胴部２１と比較して小さいため、両者間に介装されるＯリング６０として、従来よりも直径の小さなものを用いることができる。このため、Ｏリング６０がねじれにくくなり、流体漏れが生じにくくなる。また、固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａにハウジング２０の接続部２２を、軸方向に直線的に嵌合させる場合も、引き抜く場合も、従来より小さな力で行うことができる。また、固定キャップ５０の小型化により、各種装置に組み込みやすくなると共に、重量の軽減、部材使用量低減によるコストダウンを図ることができる。
【００２１】
なお、上記実施形態においては、ハウジング２０の接続部２２を固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａに対して軸方向に直線的に挿入して接続する構成である。かかる構成であっても、シール部材であるＯリング６０として従来よりも直径の小さなものを用いることができるため、嵌合接続時及び引き抜き時に必要な力を小さくできることは上記したとおりであるが、嵌合接続時及び引き抜き時に必要な力をより小さくするため、図４及び図５に示した構造とすることが好ましい。
【００２２】
すなわち、ハウジング２０の接続部２２の外周面に、上記した係合突片２５に代え、一方向に傾斜する傾斜突片２５０を設け（図４（ａ），（ｂ）参照）、固定キャップ５０のキャップ胴部５０ａの内周面には、上記した係合溝５５に代え、該内周面の中途から開口端に至るまで一方向に傾斜させて形成した傾斜溝５５０を設けた構造とすることが好ましい（図５参照）。これにより、傾斜突片２５０を傾斜溝５５０の開口端から係合させた後、ハウジング２０を所定方向に回転させれば、傾斜突片２５０が傾斜溝５５０に沿って軸方向に進行していくため、より小さな力で接続作業等を行うことができる。また、作業時に固定キャップ５０に接続された配管等にかかる荷重も軽減できる。
【００２３】
また、より少ない回転量で確実に装着できるようにするため、傾斜溝５５０及び傾斜突片２５０は、円周方向に所定間隔毎に複数形成することが好ましい。また、図５に示したように、傾斜溝５５０における傾斜突片２５０の停止位置には、傾斜突片２５０が入り込む凹部５５１を設けておくことが好ましい。これにより、凹部５５１の手前段部５５２に傾斜突片２５０が引っかかり抜け止め機能が果たされると共に、凹部５５１に傾斜突片２５０が入り込む時の音や操作感により両者が確実に嵌合したことがわかる。                                    
【００２４】
なお、上記実施形態では、ろ過カートリッジ２０の接続部２２に係合突片２５（傾斜突片２５０）を設け、固定キャップ５０に係合溝５５（傾斜溝５５０）を設けているが、逆に設けてもよい。また、上記実施形態では、ろ過体４０の外側から内側に向かって被処理流体を通過させる構成としているが、逆方向にろ過処理されるような配管接続構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態にかかるカートリッジ式ろ過器を示す断面図である。
【図２】図２は、上記実施形態にかかるカートリッジ式ろ過器に用いたろ過カートリッジを示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は側面図をそれぞれ示す。
【図３】図３は、上記実施形態にかかるカートリッジ式ろ過器に用いた固定キャップを示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は底面図をそれぞれ示す。
【図４】図４は、傾斜突片を備えたろ過カートリッジの態様を示す図であり、（ａ）は断面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図５】図５は、傾斜溝を備えた固定キャップの態様を示す断面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、従来のカートリッジ式ろ過器を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  カートリッジ式ろ過器
１０  ろ過カートリッジ
２０  ハウジング
２１  胴部
２２  接続部
２３  流体取り入れ口
２５  係合突片
３０  集液部
３１  集液口
４０  ろ過体
５０  固定キャップ
５０ａ  キャップ胴部
５１  流入路
５２  流出路
６０  Ｏリング
７０  Ｏリング
２５０  傾斜突片
５５０  傾斜溝
【図１】
2005349284.tif 000003
【図２】
2005349284.tif 000004
【図３】
2005349284.tif 000005
【図４】
2005349284.tif 000006
【図５】
2005349284.tif 000007
【図６】
2005349284.tif 000008